گروهی از مهندسان دانشگاه پنسیلویانای آمریکا موفق به تبدیل نانوسیمهای کوچک به نانوموادی با قابلیت شکل‌دهی شدند. این کار یک روش جدید خودآرایی برای نانوساختارهایی به شمار می‌رود که تولید آنها از روش‌های دیگر امکان‌پذیر نبوده‌‌است.
تبدیل نانوسیم‌ها به نانوابزار
گروهی از مهندسان دانشگاه پنسیلویانای آمریکا موفق به تبدیل نانوسیمهای کوچک به نانوموادی با قابلیت شکل‌دهی شدند. این کار یک روش جدید خودآرایی برای نانوساختارهایی به شمار می‌رود که تولید آنها از روش‌های دیگر امکان‌پذیر نبوده‌‌است.
این گروه تحقیقاتی تنها با استفاده از واکنش‌دهنده‌های شیمیایی توانستند نانوسیمهای نیمه‌هادی را به نانومواد متنوع مفیدی تبدیل کنند، ساختارهایی نظیر نوارهای فلزی، نوارهای متناوب، الگوهای نیمه‌هادی، نانوسیمهای فلزی خالص، ساختارهای استوانه‌ای مختلف‌الجنس و نانولوله‌های نیمه‌هادی توخالی.
آنها از روش تبادل یونی (یکی از دو روش رایج برای تغییر ساختار فاز جامد نانومواد) استفاده کردند. واکنش‌دهنده‌های تبادل یونی (آنیون و کاتیون) یون‌های مثبت و منفی را برای اصلاح ترکیب شیمیایی نانوبلورهای معدنی و ساخت سوپرشبکه‌های نیمه‌هادی مبادله می‌کنند. فرایند تبادل یونی یک روش رایج در منازل آمریکایی‌ها به شمار می‌رود که با آن ناخالصی‌های آب آشامیدنی را می‌زدایند.
در این تحقیق، دانشمندان نانوسیمهای تک‌بلوری سولفید کادمیم را با استفاده از واکنش‌دهنده‌های تبادل کاتیونی وابسته به اندازه، تبدیل به نانوساختارهایی کردند که از آن جمله می‌توان به نانوسیم‌هایی با ترکیب کنترل‌شده، ساختارهای مختلف‌الجنس دارای پوسته و هسته‌ی جدا از هم، سوپرشبکه‌های نیمه‌هادی – فلزی، نانولوله‌های تک‌بلوری اشاره کرد
محققان دریافته‌اند که سرعت فرایند تبادل کاتیون به‌وسیله‌ی اندازه‌ی نانوسیم اولیه مشخص می‌گردد، همچنین دما تأثیر زیادی روی محصول نهایی دارد.
دکتر آگاروال (استادیار دانشکده‌ی مهندسی مواد این دانشگاه) معتقد است که این فرایند شبیه جادو می‌باشد و در آن یک نانوساختار نیمه‌هادی تک‌جزئی به ترکیباتی نظیر سوپرشبکه‌های دوتایی نیمه‌هادی – فلزی، نانولوله‌های تک‌بلوری توخالی و یا حتی مواد فلزی خالص تبدیل می‌شوند. نکته‌ی جالب توجه اینجاست که این پدیده در مواد حجیمی که سرعت واکنش در آن بسیار کم است و نانوبلورهای بسیار کوچک که سرعت واکنش در آن بالا بوده و غیر قابل کنترل دقیق است اتفاق نمی‌افتد؛ بلکه تنها در حالتی اتفاق می‌افتد که اندازه‌ی ذرات بین ۵ تا ۲۰۰ نانومتر باشد که در آن سرعت واکنش به دقت قابل کنترل است. هم‌اکنون ما روی بخش تئوری و طراحی آزمایش‌هایی کار می‌کنیم که بتوانیم پرده از راز این جادوی نانومقیاس برداریم.
این تحقیق می‌تواند اطلاعاتی در خصوص چگونگی سوار کردن این مواد بسیار کوچک روی مدارات الکترونیک به‌وسیله‌ی تولیدکنندگان فراهم آورد، همچنین امکان تبدیل نانومواد به ابزارها و مدارات را در آینده فراهم می‌کند.
